本实验方案介绍了如何制作一个简单的成年Drosophila行为观察室，以及如何通过相对简单且经济的方法，在观察室内对不同类型果蝇的形态或行为进行高分辨率拍照或录像。
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方法文章
一种用于行为学研究的可调节高分辨率成像系统 果蝇 成年人
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
Drosophila melanogaster 是生物学研究中一种非常强大的模式生物，但在摄影或摄像方面却表现不佳。本文介绍了一种简单而有效的方法，用于观察和记录果蝇的行为或形态。将果蝇置于一个半透明的观察室中，观察室直径约为 Ø15 × 5 mm（内部无食物）或 Ø15 × 12 mm（内含一块高 8 mm 的食物）。用一块具有高透光率的紫外（UV）/透明滤光片密封后，将观察室置于 5–50 倍变焦体视显微镜下，并在显微镜两侧放置小型发光二极管（LED）视频灯，以对观察室进行照明，获得均匀、柔和、明亮且几乎无阴影的光线。然后，通过支架将一台具备 3–5 倍光学变焦、可录制 1080 P 高清或更高分辨率视频（帧率 ≥30 fps）的紧凑型数码相机连接至显微镜目镜，通过目镜进行拍照或录像。通过调节变焦体视显微镜的变焦旋钮，可轻松追踪果蝇，并根据需要拍摄全景或细节特写图像，同时相机可完整记录显微镜下的所有画面。由于果蝇可在观察室内任意位置活动，因此可从各个方向对其进行观察和记录。所拍摄的照片和视频图像质量良好。该方法既可用于科学研究，也可用于教学。
引言
Drosophila melanogaster 是生物学研究中的优秀模式生物；然而，它在摄影或摄像方面却表现不佳，因其体型对相机或摄像机而言过小，而对复式显微镜而言又过大1。尽管文献中已有大量出色的研究，但大多数研究仅提供了模糊、不清晰的图像，而非能够清晰展现果蝇行为细节的清晰锐利照片。此外，尽管果蝇行为已被广泛研究（例如求偶和争斗行为），但这些论文中的大多数仍依赖示意图向读者解释其研究内容。
本文描述了一种简单且经济的方法。利用该方法，不仅能够观察到各种行为 黑腹果蝇 可以观察到，不仅能够清晰锐利地记录下所有在体视变倍显微镜下可见的细节，而且该方法也可用于记录果蝇的形态，因为当果蝇进入睡眠或半睡眠状态时，其静止的状态允许使用者拍摄单张照片或一组不同焦平面的照片，以获得大景深的图像。这些方法的实现无需复杂的技术、昂贵的设备，甚至不需要高超的手动操作技能。
本文的视频部分展示了果蝇的几种典型行为。展示这些视频的目的有两个：一是让观众了解使用该方法能够捕捉到的行为内容，并展示所获得的图像质量；二是让那些对Drosophila感兴趣但至今尚未有机会实际观察果蝇行为的新学生，能够通过这些清晰的视频（而非示意图或模糊图像）理解果蝇的行为（如求偶、打斗）。
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方案
1. 观察/记录系统的构建
注意：构建果蝇行为观察/记录系统所需的材料如图1所示，构建完成的系统如图2所示。以下将描述构建该系统的方法以及使用说明。
- 制作果蝇行为观察室（FBOC）。
- 取一个小型半透明（非透明）容器，用于制作直径（Ø）15 mm × 20 mm 的 FBOC。可使用尺寸约为 Ø17 mm × 22 mm 的半透明塑料瓶盖制作 FBOC，或从 5 mL 移液器吸头较粗的一端截取约 17 mm 的一段来制作 FBOC。
- 将 1% 琼脂倒入 FBOC 中以调节其深度。若需在 FBOC 中放置食物（参见食物制备方法），则倒入琼脂使深度达到 12 mm；若无需放置食物，则倒入琼脂至 5 mm 深度，以便更清晰地追踪果蝇的活动轨迹。
- 若使用移液器吸头制作 FBOC，先将截下的吸头段放入 Ø35 mm 或 Ø60 mm 的培养皿中。向培养皿中倒入 1% 琼脂凝胶，厚度约 5 mm，待琼脂凝固后密封 FBOC 底部。然后向 FBO....
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结果
透过紫外滤光片拍摄以获得清晰锐利的图像
在实验室中进行一个简单的实验，观察紫外滤光片与普通玻璃之间的差异。取一个果蝇培养管，移除塞子后将其置于体视解剖显微镜下，分别用紫外滤光片和培养皿盖覆盖。这两种情况下的拍摄结果如图5所示。透过紫外滤光片拍摄的照片清晰锐利，与未覆盖任何物体时拍摄的图像非常相似。即使对焦准确，透过培养皿玻璃盖拍摄的照片质量也非常差。普通玻璃（或丙烯酸板）未经过镀膜处理，其最高透光率仅为92%14,15，而具有多层镀膜的透明/紫外滤光片透光率可达98–99%。
因此，通过普通玻璃（或亚克力板）拍摄的图像不如通过透明/紫外滤光片拍摄的图像清晰。普通玻璃（如实验室培养皿盖）另一个重要缺陷是其表面不平整。这一点可在 图5 由于玻璃表面不平整，导致部分图像清晰而部分模糊。因此，应使用清晰/紫外滤光片.......
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讨论
光是摄影和摄像的核心，也是获得高质量图像的决定性因素16。本实验中使用了两盏亮度和色温可调的LED视频灯作为光源，并选用半透明材料制作FBOC。两侧的LED灯板提供了足够的亮度，而半透明材料则柔化并散射光线，最终在FBOC内产生均匀、柔和且明亮的照明效果，避免出现令人不适的过曝或欠曝区域。即使不使用复杂且昂贵的照明设备，也可实现理想的照明效果。此处所用的紫外/透明滤光片具有很高的透光率和低反射率，覆盖在FBOC上时光线损失极小。这些措施确保了图像清晰锐利。
我们通过支架将数码相机连接到体视变倍显微镜的目镜上，并通过目镜进行拍照或录像。显微镜下观察到的所有图像均可被记录。通过旋转调焦旋钮并上下移动显微镜，可在FBOC狭窄空间内非常方便地追踪果蝇，并根据需要放大或缩小，以记录局部细节或整体动态，这是直接使用摄像机或录像设备对FBOC进行拍摄所无法实现的。同时，可根据图像质量要求选择合适的相机。事实上，通过支架可将数码相机连接至任何带有目镜的显微镜。本文通讯作者已采用此方法成功记录实验结果多年。
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
感谢李向东教授和摄影师程京先生给予的有益讨论和建议。本工作得到中国农业大学生命科学实验教学示范中心探索性项目（20200101）的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 紧凑型相机，Nikon P310 | Nikon | 3-5倍光学变焦，可录制1080P高清视频 | |
| 乙烯胺泡沫 | 60 mm × 60 mm × 15 mm | ||
| 食用蓝色素1号 | CAS 3844-45-9 | ||
| 迷你LED灯及变压器 | GODOX | LED-P120 | 色温为5000-5600 K |
| 小型容器（例如瓶盖） | 直径约 Ø 15 mm × 20 mm | ||
| UV/透明滤光片 | 高透光率的高质量UV/透明滤光片，直径30-40 mm | ||
| 变焦体视显微镜 | 5-50倍变焦 |
参考文献
- Chyb, S., Gompel, N. Atlas of Drosophila morphology: Wild-type and classical mutants. , Academic Press. (2013).
- Yang, D. Carnivory in the larvae of Drosophila melanogaster and other Drosophila species. Scientific Reports. 8, 15484(2018).
- Piper, M. D., et a....
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